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请老师详细解答下关于杆的问题

答案:1  悬赏:30  手机版
解决时间 2021-07-29 06:44
老师我想请教下高中物理关于杆的问题是不是可以分为三种。就是一边固定后,因为左边固定的让另一端无法活动这个杆的没固定那端放个东西应该是沿杆方向吗?第二种就是一段固定。另一端可以旋转。这样力的方向就无法确定了吧。还有就是两段都固定那种和我说的第一种一样吧。也是沿杆方向受力吗?就好比这个弹簧变成杆的话 因为两段都固定 受力方向应该沿杆方向吗?
最佳答案

解题思路: 杆的弹力
解题过程:
如何确定杆的弹力方向 弹力在高中阶段是最常见的力,也是重要的一种力。求大小时,若是弹簧的弹力可用胡克定律,而其它种弹力要应用平衡条件或动力学公式求得,学生也比较容易接受。确定方向时,弹力方向与形变相反,但具体应用起来,却很难。例如杆的作用力方向就比较复杂。有些同学就不知道何时弹力沿杆方向,何时不沿杆方向。对此,学生感到比较困难,下面针对杆的弹力来进行分析。 例1、如图所示,重力是20N的物体,由轻绳悬在水平轻质横梁BC的端点C上,横梁的B端通过铰链固定在竖直墙上,横梁上的C点由轻绳AC拉住,AC与BC夹角为300,求悬绳AC所受到的拉力为多大? 分析:要想求AC绳所受的拉力有多大,要选C点受力分析,AC、CD两段绳的拉力一定沿绳的方向,而横杆对C点作用力的方向不好确定。这就要先看横杆BC的受力情况了,而轻质横梁的B端是可自由转动,故要想BC杆能在水平位置处于平衡状态,两段绳对杆的作用力必沿杆方向。因为对杆以B为转轴,轻杆不受重力,绳对杆的作用力只有经过转轴时力矩为零,杆才不会转动。然后再研究C点,AC和CD两绳拉力的合力必沿杆的方向,由力的合成可求出AC受到的拉力。因TD=mg 则 TA=TD/sin300=2mg=40N 这种情况可由杆的状态来决定,在对C点受力分析,即可。而下面这道题就不能只看杆的状态了,要根据实际情况判断杆的作用力。 例2、水平横梁的一端插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B,一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量M=10kg的重物,∠CAB=300 ,如图所示,则滑轮受到绳子的作用力的大小 分析:此题与例1看起来好像没什么区别,但仔细看看会发现区别很大。杆的左端是插在墙壁内的,且另一端多了一个滑轮,这种情况下杆就不能转动了,绳对杆的作用力不沿杆的方向,杆也可以保持水平不动。而一根绳子跨过定滑轮时绳子的拉力是大小相等的,且两力夹角是1200,则它们的合力必定在这两个力的角平分线上,且与绳拉力大小相等,这时杆的作用力可以不沿杆的方向。受力如图所示。因TM=TC=Mg 则F=Mg 综合上两道题的特点,下面的这道题该如何解决呢? 练习:如图所示,轻质杆B端通过铰链固定在竖直墙上,C端有个定滑轮,轻绳一端A固定在墙壁上,另一端跨过定滑轮后悬挂一重物,且BC杆与墙成θ角,θ< 900 , 一切摩擦均不计,则当绳端A稍向上移,系统再平衡后,则 ( ) A、轻杆与竖直墙壁的夹角减小 B、绳的拉力增大,轻杆受的压力变小 C、绳的拉力不变,轻杆受的压力变小 D、绳的拉力不变,轻杆受的压力不变 分析: 前两道例题中杆都处于水平位置,而这道题中杆是倾斜的,且B端可自由转动,则杆所受绳的作用力必沿杆方向,与例1原因相同,而绳跨过定滑轮时绳子拉力相等,则合力必在两绳的角平分线上,由于这两点原因则杆一定在两绳的角平分线上,则当A点上移时,两夹角变大,则θ变大。而同一根绳子拉力相等,且静止时等于重力大小,故拉力不变,而两段绳夹角变大,则合力必然变小,且杆始终在∠ACD平分线上。故选C 思考:如果B点不是铰链与墙连接,而是斜插入墙中,结果又如何呢? 由此可见,杆的弹力方向要由实际情况确定。
最终答案:略


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